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核能未來與Z箍縮驅動聚變裂變混合堆(精)/中國工程物理研究院科技叢書

  • 作者：彭先覺//劉成安//師學明|責編:于航
  • 出版社：國防工業
  • ISBN：9787118119824
  • 出版日期：2019/12/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：228
人民幣：RMB 208 元      售價：元
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內容大鋼
    本書是中國工程物理研究院研究團隊多年在Z箍縮驅動聚變裂變混合堆研究方面的總結，也是對這條能源技術路線的論證。在論證過程中，研究團隊獲得了如下具有科學意義的重要認識：①純聚變能源經濟上沒有競爭力，也不可能取之不盡、用之不竭；②對慣性約束聚變能源而言，驅動器必須在約10ns時間之內向聚變靶丸輸送約10MJ量級的能量；③聚變的加入，可以大大改善甚至去除裂變堆應用中的多個關鍵性缺點，主要優點包括深度次臨界運行、提高鈾釷資源利用率、經濟且少害的核燃料循環等。希望本書的出版，對科技界全面了解此技術路線有所助益。也希望傾聽大家的有益建議，併為此技術路線的進一步發展打下良好的基礎。
作者介紹
彭先覺//劉成安//師學明|責編:于航
目錄
第1章  能源問題概述
  1.1  引言
  1.2  我國能源消費結構
  1.3  各種能源的基本特點
    1.3.1  煤炭
    1.3.2  天然氣
    1.3.3  石油
    1.3.4  風能
    1.3.5  太陽能
    1.3.6  水力發電
    1.3.7  核能
  1.4  我國發展核能的潛力
    1.4.1  核能的安全性
    1.4.2  核能是低碳、清潔、穩定的戰略能源
    1.4.3  鈾資源情況
  參考文獻
第2章  核裂變能的現狀與發展趨勢
  2.1  引言
  2.2  核裂變能的基本概念
    2.2.1  中子的作用與鏈式裂變反應
    2.2.2  反應堆的反應性
    2.2.3  核燃料的轉換和增殖
  2.3  核裂變能的發展現狀
  2.4  第四代核能系統
    2.4.1  鈉冷快堆
    2.4.2  超高溫氣冷堆
    2.4.3  鉛冷快堆
    2.4.4  超臨界水堆
    2.4.5  熔鹽堆
    2.4.6  氣冷快堆
    2.4.7  乏燃料后處理
  2.5  「一次通過」式核能系統的燃料利用問題
  2.6  核裂變能面臨的主要挑戰
  參考文獻
第3章  核聚變科學技術的發展
  3.1  引言
  3.2  聚變的基本概念
    3.2.1  輕核聚變反應
    3.2.2  主要輕核反應截面
    3.2.3  熱核反應速率
    3.2.4  實現大規模核聚變的條件
    3.2.5  能量得失相當
    3.2.6  點火溫度
  3.3  磁約束聚變與國際熱核聚變實驗堆(ITER)
    3.3.1  磁約束聚變基本原理
    3.3.2  磁約束聚變的勞森判據
    3.3.3  托卡馬克裝置和ITER
    3.3.4  磁約束純聚變能源的競爭力分析
  3.4  慣性約束聚變
    3.4.1  慣性約束聚變的基本原理

    3.4.2  慣性約束聚變靶丸
    3.4.3  慣性約束聚變的勞森判據
    3.4.4  慣性約束聚變可能的驅動方式
  3.5  激光碟機動慣性約束聚變
    3.5.1  激光聚變基本原理
    3.5.2  美國的國家點火裝置和點火攻關計劃
    3.5.3  一種新的點火靶設計思想
    3.5.4  激光聚變能源的前景
  3.6  Z箍縮驅動慣性約束聚變
    3.6.1  Z箍縮基本原理
    3.6.2  負載靶的設計
    3.6.3  Z箍縮驅動器
    3.6.4  Z箍縮慣性約束聚變研究的發展現狀
  3.7  慣性約束聚變能源中燒氘的可能性
  參考文獻
第4章  次臨界能源堆包層的基本概念
  4.1  引言
    4.1.1  裂變能大規模、可持續發展面臨的主要問題
    4.1.2  聚變能源面臨的挑戰
    4.1.3  聚變裂變混合堆
    4.1.4  次臨界能源堆概念的提出
  4.2  混合堆中子學基本原理
    4.2.1  帶獨立外源的中子輸運方程
    4.2.2  混合堆系統的能量平衡
    4.2.3  混合堆中的核反應
    4.2.4  輸運與燃耗耦合計算
    4.2.5  絕對通量的計算
    4.2.6  輸運計算重要核素的選取
    4.2.7  計算流程
    4.2.8  輸運計算資料庫NuDa—C的製作與驗證
    4.2.9  程序驗證
  4.3  包層中子學基本特性
    4.3.1  包層主要中子學指標
    4.3.2  幾何結構
    4.3.3  包層材料的選取原則
    4.3.4  燃料區厚度對中子學性能的影響
    4.3.5  鈾水體積比的影響
    4.3.6  使用乏燃料的情況
  參考文獻
第5章  次臨界能源堆包層概念研究
  5.1  引言
    5.1.1  聚變堆芯參數要求
    5.1.2  包層設計基本準則
    5.1.3  整體結構
  5.2  包層中子學
    5.2.1  中子學三維模型
    5.2.2  燃料管理策略
  5.3  熱工水力特性研究
    5.3.1  熱工水力設計準則
    5.3.2  功率密度分佈

    5.3.3  迴路系統總體方案
    5.3.4  計算工具簡介
    5.3.5  第一壁冷卻
    5.3.6  燃料區熱工水力特性
    5.3.7  產氚區熱工水力特性
    5.3.8  包層物理熱工水力耦合研究
  5.4  安全分析
    5.4.1  次臨界能源堆安全特點
    5.4.2  次臨界能源堆包層系統建模
    5.4.3  穩態工況驗證
    5.4.4  不停堆情況下事故安全分析
    5.4.5  非能動安全系統和嚴重事故緩解系統概念設計
  5.5  包層部分關鍵技術工程可行性初步研究
    5.5.1  中子學積分實驗
    5.5.2  模塊式燃料部件熱工安全行為實驗研究
    5.5.3  金屬型燃料樣品製備
    5.5.4  金屬型燃料輻照考核
    5.5.5  簡便干法后處理技術初步研究
  參考文獻
第6章  Z箍縮聚變裂變混合堆
  6.1  引言
  6.2  中國的Z箍縮研究
    6.2.1  測試技術方面
    6.2.2  負載製備技術方面
    6.2.3  驅動器技術方面
    6.2.4  數值模擬方面
    6.2.5  實驗進展方面
  6.3  聚變靶的設計研究
    6.3.1  Z箍縮驅動慣性約束聚變靶的設計問題
    6.3.2  聚變靶模型設計問題討論
    6.3.3  一維球形點火靶及能源靶模型設計計算情況
    6.3.4  柱對稱內爆等離子體與泡沫靶碰撞時的動能
    6.3.5  二維計算情況
  6.4  超高功率Z箍縮驅動器技術的發展現狀
    6.4.1  聚變對Z箍縮驅動器的要求
    6.4.2  高功率脈衝產生技術
    6.4.3  真空功率流技術
    6.4.4  大型驅動器概念研究
    6.4.5  對實現超高功率重頻驅動器途徑的評述和展望
  6.5  Z箍縮驅動次臨界能源堆的工程設計研究
    6.5.1  Z箍縮驅動次臨界能源堆的設計目標
    6.5.2  擬採用的主要創新技術及分析討論
    6.5.3  關於熱電聯供和冷卻水閉式循環
    6.5.4  包層研究進展
  6.6  Z—FFR綜合評價
    6.6.1  Z—FFR建造成本初步估計
    6.6.2  堆的性能綜述
    6.6.3  Z—FFR競爭力評估
  參考文獻
第7章  激光慣性約束聚變裂變混合能源

  7.1  引言
  7.2  LIFE的構成
    7.2.1  系統概述
    7.2.2  聚變系統
    7.2.3  包層系統
  7.3  LIFE的數值模擬和改進設計
    7.3.1  包層中子學模型
    7.3.2  包層燃耗過程
  7.4  發展前景與技術上的挑戰
  參考文獻
第8章  加速器驅動次臨界系統
  8.1  引言
  8.2  ADS研發計劃
  8.3  強流質子加速器
  8.4  散裂靶
  8.5  ADS包層概念
    8.5.1  Rubbia的嬗變包層概念
    8.5.2  次臨界能源堆包層概念
  參考文獻
第9章  核爆氘氘聚變電站
  9.1  引言
  9.2  基本概念和電站的組成
    9.2.1  基本概念
    9.2.2  電站的組成
  9.3  核爆能量輸運的工作介質
    9.3.1  對工作介質性質的要求
    9.3.2  鈉的物理特性及鈉對爆室的安全防護作用
  9.4  靜態過程的溫度和壓力
  9.5  考慮爆炸衝擊波的非靜態過程
    9.5.1  鋼殼的位移估算
    9.5.2  鋼殼的飛散速度估算
  9.6  TNT當量與等當量值
  9.7  對核爆氘能發電的幾點看法
  參考文獻
第10章  釷資源的核能利用
  lO.1  引言
  10.2  釷鈾循環的中子學特性
    10.2.1  熱中子譜釷鈾循環
    10.2.2  快中子譜釷鈾循環
  10.3  釷鈾循環中的特殊問題
    10.3.1  啟動問題
    10.3.2  釷鈾循環的燃料利用率
    10.3.3  釷鈾循環的放射性
    10.3.4  中子通量譜、通量密度對233U產生率的影響
    10.3.5  核擴散風險
  10.4  次臨界能源堆中利用釷的可能性
  10.5  乏燃料管理問題
  10.6  開發和利用釷資源的幾點看法
  參考文獻

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